Química General . USP-CEU

Tema 4. LÍQUIDOS, SÓLIDOS Y GASES

FUERZAS INTERMOLECULARES

El estado de agregación de una sustancia a temperatura y presión determinada,

depende de dos entidades antagonistas:

- Energía cinética de las partículas

- Fuerza de atracción entre partículas

Estados de la materia

Al bajar la temperatura la energía térmica

disminuye. Si las interacciones entre

partículas son más fuertes que la energía

térmica, la materia condensa, pudiendo

llegar a solidificar.

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Fuerzas intramoleculares

estabilidad de la molécula

Entalpía de vaporización, Hv

Eenlace (O-H)

requiere 980 kJmol–1

requiere ca. 40 kJmol–1

Fuerzas:

Intramolecular > Intermolecular

Fuerzas intermolecular

propiedades de sólidos y líquidos

(ejemplo: p.f., p. eb. ...)

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Fuerza Modelo Atracción Energía Ejemplo

Iónico Catión – anión 400–4000

kJ·mol –1

NaCl

Covalente Núcleos

compartiendo

par de e–

150–1100

kJ·mol –1

H–H

Metálico Electrones

deslocalizados

75–1000

kJ·mol –1

Fe

Comparemos fuerzas de enlace…

+ +

… y de no enlace (Van der Waals): max. 40 kJ·mol –1

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1. Fuerzas ion – dipolo

Se producen entre un ion y una molécula polar.

- La molécula polar se considera como dipolo eléctrico permanente.

- Cargas están desplazadas

– + –

+ –

+ –

+ –

+

+ –

+ –

Campo eléctrico producido por un ion

En presencia de un campo eléctrico el dipolo se

alinea y orienta según el gradiente de campo

Importante para la solubilidad en agua, por ejemplo de

medicamentos,…

Son las fuerzas que actúan entre un compuestos iónico y

un disolvente no polar (Ejemplo: NaCl en H2O).

http://www.ehu.es/biomoleculas/moleculas/fuerzas.htm

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Disolución de CuCl2 en agua

Q …Carga del ion

…momento dipolar molecular

r… distancia entre los centros de

ion y dipolo

2

D

0r

μQ

4

1E

- similar al enlace iónico

- más débil: 1/r2 en vez de 1/r

:

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2. Fuerzas ion – dipolo inducido

Molécula no polar o átomo cerca de un ion

Distorsión de la nube electrónica

Dipolo inducido

Se producen entre un ion y una molécula no polar.

Son las fuerzas que actúan entre un

compuestos iónico y un disolvente no polar.

(Ejemplo: NaCl - C6H12)

Muy débil: 1/r4

4

2

0r2

Q

4

1E

Z ... carga ion

... Polarizabilidad molécula o átomo

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a.) Interacción dipolo – dipolo

Orientación de moléculas polares en estado sólido o líquido

Atracción de una molécula polar por otra molécula polar.

En fase líquida o sólida se alinean los dipolos.

Se producen entre dos moléculas polares

3. Fuerzas de Van der Waals

3

21

0

2

4

1

rE

Interacción débil: 1/r3

1, 2 … momentos dipolares

moleculares

Ejemplo: H2O, H2O - C2H5OH

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+ – + –

Configuración cabeza-cola

moléculas voluminosas

Configuración antiparalela

moléculas pequeñas

+ –

+ –

Dos posibles configuraciones

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3.2. Fuerzas dipolo – dipolo inducido

Molécula no polar o átomo cerca de una molécula polar

Distorsión de la nube electrónica

dipolo inducido

Moléculas o átomos grandes son más polarizables que pequeños.

Se producen entre una molécula polar y otra no polar

6

2

04

1

rE D

Interacción muy débil: 1/r6

(Ejemplo: H2O - CCl4)

…momento dipolar

…polarizabilidad

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3.3. Fuerzas de dispersión de London

(dipolo instantáneo-dipolo inducido)

- Atracción molécula apolar – molécula apolar.

- Están presentes en todas las moléculas y átomos

- Por lo general son muy débiles

Salamanquesas tienen

patas “pegajosas”.

Fritz London

(1900-1954)

6

0

21

)4(2

3

rE

Interacción muy débil: 1/r6

…polarizabilidad

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Movimiento de los electrones

Dipolo instantáneo

Dipolo inducido en molécula contigua

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Responsables de la condensación y cristalización de

sustancias apolares (moléculas, átomos)

Unión débil entre láminas de carbono en el grafito. Uso en minas de

lápices y como lubricante sólido.

Nitrógeno. P.Eb.=77K (-196ºC)

Helio. P.Eb.=4K (-269ºC)

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El punto de ebullición de

una sustancia (molecular)

es una medida de la

fuerza con la que se une.

Fuerzas de dispersión son

responsables de la variación

de los puntos de ebullición

de estos elementos.

Puntos de ebullición de los halógenos

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Longitud de cadena en alcanos y punto de ebullición

El punto de ebullición de alcanos aumenta con la longitud de

cadena debido a más interacciones y a mayor polarizabilidad.

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Forma molecular y punto de ebullición

El punto de ebullición depende de todas las interacciones

intermoleculares, la masa de un compuesto es sólo una guía!!!

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Se produce entre un átomo H enlazado a F, O o N y un átomo N, O o F

con un par de electrones libre.

4. Enlace de hidrógeno

dO-H < dO···H EO-H > EO···H

Energía media enlace de hidrógeno > energía dipolo-dipolo

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Evidencias para el enlace de hidrógeno

- La serie apolar del grupo 14 (SnH4 to CH4)

sigue la tendencia esperada.

- Las series polares del grupo 16 siguen la

tendencia desde H2Te hasta H2S, pero

agua is totalmente anómalo.

- Lo mismo se observa en las series del

grupo 15 y 17.

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Enlace intermolecular

Enlace intramolecular

Enlaces de hidrógeno inter e intramoleculares

Ácido acético

Ácido salicílico

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Enlaces de hidrógeno confieren una alta

estabilidad al nylon.

Nylon

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Proteínas

Plegamiento de la cadenas: hojas

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hélices

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Pares de bases en ADN

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Resumen

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